陕西省降雨和风蚀气候侵蚀力时空分布特征

[目的]研究陕西省不同区域降雨侵蚀力和风蚀气候侵蚀力的时空分布特征、突变特征和周期特性等,为陕西水土流失防治和生态建设提供科学依据。[方法]利用陕西省96个气象站1981-2020年气象观测资料计算了全省降雨侵蚀力和风蚀气候侵蚀力,采用气候趋势分析、空间插值、M-K检验、小波分析等方法,分析了陕西省风蚀、水蚀气候侵蚀力时空分布特征、突变和周期特征等。[结果](1)全省1981-2020年降雨侵蚀力为2 719.6 MJ·mm/(hm^(2)·h),空间差异性较大,呈现南高北低的空间分布。陕西省风蚀气候侵蚀力为3.18,呈现北高南低的空间分布特征。(2)近40年陕西省降雨侵蚀力年际波动较大,呈现微弱上升趋势,但未通过显著性检验。全省降雨侵蚀力经历了先减小后增大的变化趋势,目前处于降雨侵蚀较大的年代。陕西省风蚀气候侵蚀力年际波动较大,但无显著变化趋势。风蚀气候侵蚀力近40年先增强后减弱,大部分地区风蚀气候侵蚀力在20世纪90年代最强,目前处于最弱的年代。(3)降雨侵蚀力主要以6-9月较大,最大值出现在7月,风蚀气候侵蚀力则以冬春两季较大,4月最大,二者具有明显的非同步性。(4)陕西省降雨侵蚀力存在2~4 a, 8 a和31~32 a共3个时间尺度的振荡周期,风蚀气候侵蚀力变化主要存在5~10 a和31~32 a两个时间尺度的振荡周期。2009年为降雨侵蚀力突变年份,降雨侵蚀力自此逐渐上升,突变前后降雨侵蚀力相差416.27 MJ·mm/(hm^(2)·h)。[结论]目前,陕西省大部分地区降雨侵蚀力均处于较强的时期,尤以陕北北部降雨侵蚀力距平最大,且陕北北部全省风蚀气候侵蚀力最强的区域,榆林东部风蚀气候侵蚀力近40年亦呈上升趋势,该地区风蚀水蚀气候侵蚀力的增长更应引起重视。

近39年东北地区风蚀气候侵蚀力及其对气候变化的响应

为评估东北地区风蚀气候侵蚀力及其对区域气候变化的响应,基于东北地区66个气象站点1981—2019年气象数据,采用风蚀气候侵蚀力计算方法,解析东北地区风蚀气候侵蚀力空间分布特征、时间变化趋势及其对气候变化的响应。结果表明:近39年(1981—2019年),东北地区风速和相对湿度呈下降趋势,降水量呈波动增加趋势,气温呈上升趋势;风蚀气候侵蚀力整体呈西高东低趋势,全区平均为18.8,空间变化范围为0.9~63.8;春、夏、秋和冬季的风蚀气候侵蚀力分别为10.4,1.4,4.1和2.9;全区年风蚀气候侵蚀力平均每10年减小3.71,春、夏、秋和冬季平均每10年分别减小2.05,0.24,0.96和0.44;风蚀气候侵蚀力有明显的空间性(西高东低)和季节性(春季高,夏季低)。39年来,全年及四季的风蚀气候侵蚀力整体呈下降趋势。研究结果可为不同农业种植区土壤风蚀防治提供理论依据。

宁夏风蚀气候侵蚀力时空演变及影响因素分析

[目的]揭示宁夏回族自治区风蚀气候侵蚀力(C值)的时空演变特征,阐明宁夏气候对风蚀的影响及因素,进而为宁夏风蚀评估提供科学依据。[方法]基于宁夏及周边气象站1965—2019年的观测数据,根据FAO风蚀气候侵蚀力计算公式,利用Mann-Kendall趋势检验、Pettitt突变点检验、Morlet小波分析及随机森林等方法,开展了宁夏风蚀气候侵蚀力时空演变及影响因素的研究。[结果](1)宁夏多年平均C值为23.8,在年尺度和季节尺度上呈现可持续的显著减少趋势,且春冬季高、夏秋季低。(2)多年平均C值在空间上呈现中北部高、南部低的分布,显著减少的站点共8个,且均呈现可持续性。(3)除夏季尺度外,其他季节尺度和年尺度的C值均在2003年前后发生显著突变,且均存在一个30 a左右的主周期。(4)影响C值最主要的因子是风速,其次是降水量、相对湿度、热力因子、太平洋年代际振荡指数。[结论]宁夏属于干旱半干旱地区气候侵蚀力较弱的区域,风速是影响宁夏C值最主要的因子。

1960—2019年中国沿海地区风蚀气候侵蚀力的变化及其影响因素分析

基于中国主要沿海地区64个气象站点1960—2019年的观测数据,采用风蚀气候侵蚀力计算的FAO公式及Mann-Kendall检验模型、Morlet小波变换等方法,对中国沿海地区的风蚀气候侵蚀力及其变化进行了测算和分析。结果表明:(1)沿海地区年际风蚀气候侵蚀力介于0.34~197.32,平均值为38.78,与内陆干旱半干旱地区相近,其季节差异表现为冬季(14.13)>秋季(11.74)>春季(9.99)>夏季(2.57);(2) 1960—2019年沿海地区年际、季节风蚀气候侵蚀力明显下降但不存在突变点,年际变化的第1主周期为12 a,季节变化主周期则分别为春季和冬季5 a、夏季与秋季26 a;(3)起沙风日数是中国沿海地区风蚀气候侵蚀力变化的主控正向因素,厄尔尼诺-南方涛动则通过影响降水量而间接负向驱动其变化,干旱和降水主要在风速减弱的冬季对风蚀气候侵蚀力产生较弱的负向影响。

1960—2019年河西地区风蚀气候侵蚀力时空演变及其影响因素分析

基于河西地区14个气象站点1960—2019年逐月气象观测资料,利用联合国粮农组织(FAO)推荐的公式计算河西地区风蚀气候因子指数值(C值),对河西地区气候侵蚀力的时空演变特征及其影响因素进行分析。结果表明:①在整个研究时段内,河西地区C值的年际变化呈现出波动下降趋势,下降速率为4.03/10a,年C值呈现出上升−下降−略微上升的状态;该地区季节C值呈现出秋季开始逐渐变大、次年春季达到最大、到夏季又迅速减小的变化特征。②河西地区多年平均C值范围8.7~132.9,整体呈现出从东南向西北增加的特点;研究区C值最大值位于西北部的马鬃山,中部地区C值相对较小,最小值出现在研究区东部的武威。③Mann-Kendall(M-K)突变检验结果表明,该地区年C值在1984年发生突变,而春、夏、秋、冬四季C值发生突变的年份分别为1983年、1984年、1987年和1988年;突变前和突变后C值差异明显;④河西地区气候因子对C值的影响程度表现为平均风速>降水量>相对湿度>平均气温,其中风速是首要驱动因子。

鄂尔多斯高原风蚀气候侵蚀力时空演变——以1999—2018年为例

基于20个气象站的观测,利用联合国粮农组织公式计算鄂尔多斯高原腹地鄂尔多斯市的风蚀气候因子指数值(C值),分析风蚀气候侵蚀力的时空演变特征。结果表明:风蚀气候因子指数值介于4.1~56.2,均值为21.8。在空间分布上,风蚀气候侵蚀力整体是以东胜站为中心分别向正北、西北和西南减小。东胜站相较于其他站点属于高值区,C值可达30.7。乌审旗站以南和鄂托克前旗站以西的区域是大范围的低值区,C值低至15.6。C值的季节规律变化明显,整体上春季C值最大,夏季次之,秋季最小。C值月际尺度变化规律明显,呈先增后减趋势,最大C值出现在4—5月。Mann-Kendall(M-K)检验结果显示,鄂尔多斯高原的风力侵蚀C值以2004年为起始点开始进入下降阶段,下降趋势十分显著。植被覆盖与风蚀气候侵蚀力的敏感度系数存在显著空间异质性。

近50年青海省风蚀气候侵蚀力时空演变趋势

利用青海省43个气象站1961-2010年的观测资料,选择联合国粮农组织给出的风蚀气候因子指数计算公式,计算了青海省风蚀气候因子指数值,以此阐述了风蚀气候侵蚀力的基本特征.结果表明,多年平均风蚀气候因子指数C值得分布范围为-12.9～160.1,整个青海省的平均值为32.4;从空间分布来看,C值由西北部向东南部呈减小趋势,最大值出现在柴达木盆地的茫崖;风蚀气候因子指数具有显著的月际和季节变化,春季最大,冬季次之,夏季最小;近50 a来风蚀气候因子指数总体上呈现减小趋势,说明风蚀气候侵蚀力在降低;风蚀气候侵蚀力主要受风速的制约,与降水和沙尘暴日数的关系不显著.

内蒙古阴山北麓农牧交错带风蚀气候侵蚀力特征

为了解内蒙古阴山北麓农牧交错带的风蚀气候侵蚀力变化特征及规律,在收集多年风速、降水、气温、相对湿度和沙尘暴气象站观测数据的基础上,计算了典型区域风蚀气候侵蚀力。引入MHF小波函数,对该时间序列进行小波分析,揭示了区域风蚀气候侵蚀力变化的多时间尺度的复杂结构,分析了其在不同时间尺度下的周期性和突变诊断点。结合沙尘暴发生日数的观测资料,进一步分析风蚀气候指数与沙尘暴发生日数的尺度变化关系。研究表明:内蒙古阴山北麓农牧交错带风蚀气候侵蚀力具有明显的阶段性特征,以16 a的周期振动最强;在整个时间域上,区域风蚀气候侵蚀因子与沙尘暴日数的变化具有较好的对应关系,即风蚀气候指数偏大期对应沙尘暴日数偏多期,风蚀气候指数偏小期对应沙尘暴日数偏少期;并预测在未来一段时间内风蚀气候侵蚀力较大时间尺度变化处于增强的偏小期,但较小尺度表现出由大到小的过渡。

阴山北麓农牧交错带风蚀气候侵蚀力的计算与分析

研究结果表明,内蒙古阴山北麓农牧交错带的气候条件是造成风蚀重要因素,年平均气候侵蚀力为154.5,属于中国干旱、半干旱地区气候侵蚀力水平强的地区,超过风蚀气候侵蚀力“极重”级(C≥100)的分级标准。在季节上的气候侵蚀力分析,春季最强为80.3,以下依次是冬季38.7、夏季18.9、秋季16.6。

气候变化背景下吉林省风蚀气候侵蚀力时空特征

利用吉林省50个气象站1961—2015年的观测资料,计算了吉林省不同区域的风蚀气候因子指数,并分析其变化特征及其影响因子。结果表明:风蚀气候因子指数C值从1月开始逐渐升高,在4月达到最高,7月最低。C值在季节变化上表现为春季>冬季>秋季>夏季。全年尺度上,C值呈显著的降低趋势(p<0.001),倾向率为-18.7/10a。春季、秋季和冬季C值降低趋势显著(p<0.001),夏季C值降低趋势不显著。年代际变化上,C值在近5a最低。风蚀气候因子指数呈由西向东逐渐递减的空间分布,西部风蚀气候侵蚀力最强,中部次之,东部最弱。吉林省各站风蚀气候因子指数均呈降低趋势,降低最显著的站点主要分布在中部。风速是西部风蚀气候因子指数的主要气候影响因子,大风日数是中部和东部的主要气候影响因子。

青海省冬春季风蚀气候侵蚀力和起沙风日数的区域变化差异特征

利用1961—2015年青海省43个气象站观测资料,选择联合国粮农组织给出的风蚀气候因子指数计算公式,计算和统计了青海省和4个不同生态功能区冬、春季风蚀气候因子指数值和起沙风日数,以此分析研究了风蚀气候侵蚀力和起沙风日数的基本变化特征。结果表明:青海省和4个生态功能区冬、春季风蚀气候因子指数和起沙风日数整体上呈现显著减小趋势;风蚀气候因子指数和起沙风日数的空间分布特征完全一致,均整体呈现出从西部向东部减小的分布特点。以大柴旦、格尔木、曲麻莱和杂多为界分为东西两区,东区的C值和起沙风日数大部分分别在40,10 d以下,以诺木洪、天峻和刚察为中心分别向南向北逐渐减小;西区的C值和起沙风日数均分别大于40,10 d以上,从西向东逐渐减小;冬春季风蚀气候因子指数和起沙风日数分别在1992年、1997年发生突变,且分别在1995年和1999年进入显著下降趋势;影响青海省和4个生态功能区冬、春季风蚀气候因子指数的气象因素存在差异,同一影响因素在不同地区的影响程度也不同。在干旱的柴达木盆地主要受制于风速的作用,东部农业区和环青海湖区则受风速和降水量的影响,三江源地区和全省则受风速、温度和降水等的共同作用与影响;青海省和4个生态功能区气候呈暖湿化发展、植被覆盖缓慢上升及风速显著下降趋势,将为防治风蚀气候因子指数的发生提供有利条件。

陕西省风蚀气候侵蚀力时空演变特征

利用陕西省94个气象站1981—2020年气象观测资料计算了全省风蚀气候因子指数,采用气候趋势分析、空间插值、敏感性分析等方法,分析了陕西省风蚀气候侵蚀力演变特征及其对风速变化的响应。结果表明:(1)陕西省1981—2020年平均风蚀气候侵蚀力为3.18,侵蚀力较小,年际变化显著,但变化趋势不明显;风蚀气候侵蚀力在20世纪90年代最强,2010年代最弱;其季节变化特征为春季最大,冬季次之,夏秋季较小。(2)风蚀气候侵蚀力呈现北高南低的分布特征;大部分地区风蚀气候侵蚀力较弱,仅有10%左右的地区风蚀气候侵蚀力较强,主要分布在榆林地区。(3)风蚀气候侵蚀力与平均风速空间分布较为一致,且在风蚀较强的冬、春两季二者空间一致性更高;敏感性分析显示,陕北地区春季风蚀气候侵蚀力对平均风速更为敏感,关中地区冬季敏感性高于春季。

1960~2019年新疆达坂城风区风蚀气候侵蚀力变化特征

基于新疆达坂城风区达坂城气象站1960~2019年逐月降水量、平均气温、平均风速和平均相对湿度,采用联合国粮农组织给出的公式计算新疆达坂城风区风蚀气候因子指数值,分析达坂城风区风蚀气候侵蚀力基本特征,结果表明:1) 达坂城风区风蚀气候因子指数近60年整体上呈显著减少的趋势,并以−54.2 (10a)-1的趋势在较少,但变化过程呈现为开口向下的抛物线形状,60年代到70年代初期呈现显著上升的趋势,70年代初期到80年代中期起伏波动较大,80年代中后期开始趋于稳定的下降趋势,历史极高值出现在1979年,高达601.7,极小值出现在2019年,仅为38.9;2) 风蚀气候因子指数具有明显的月际和季节变化特征,4~5月最大,9~10月最小,春季最大,冬季次之,秋季和夏季最小,四季和年指数线性变化趋势一致;3) 通过Mann-Kendall检验分析,风蚀气候因子指数没有发生突变;4) 影响风蚀气候因子指数的关键气象因子为平均风速,降水量、平均气温和相对湿度三个因子并不显著。

1981-2010年中国北方风蚀气候侵蚀力演变与植被动态响应

风蚀气候侵蚀力演变是影响植被生长的重要因素,基于GIMMS NDVI3gV1.0数据以及气候数据,并结合多情景分析法、敏感性分析法,分析了1981—2010年中国北方风蚀气候侵蚀力演变及其对植被变化的影响。结果表明:(1)1981—2010年,风蚀气候因子指数多介于10~100,均值为29.4,侵蚀力水平一般。其基本特征是由东至西逐渐减弱,由南至北逐渐减弱。(2)1981—2010年,中国北方风蚀气候侵蚀力整体上呈下降趋势,其变化主要受风速影响,二者相关系数高达0.95。(3)植被动态对风蚀气候侵蚀力演变的响应具有典型的空间异质性,多数沙区表现为风蚀气候侵蚀力减少导致植被增加。(4)不同沙区植被变化对风蚀气候侵蚀力演变的响应程度不同,河套平原、塔里木盆地等沙区植被动态对风蚀气候侵蚀力演变较为敏感,伊犁盆地、乌兰察布以及阿拉善高原等沙区则敏感性较小。

近50 a新疆风蚀气候侵蚀力迁移特征及影响因素研究

以1969—2019年新疆维吾尔自治区62个气象站点的逐日气象资料为数据基础,探究气象因子变化对风蚀气候侵蚀力的影响;运用地理加权回归模型及重心迁移模型,从时空尺度上分析新疆风蚀气候侵蚀力重心迁移规律;结合有效敏感性指数和有效影响面积(EIA)等指标,定量描述风蚀气候侵蚀力对各气象因子的敏感程度,从区域尺度上分析新疆不同区域影响风蚀气候侵蚀力的主导因子差异性。结果表明:近50 a风蚀气候侵蚀力的重心迁移范围主要分布在南疆、北疆和东疆交界处,年际与月际迁移方向均呈现西北—东南—西北的往复迁移特征,春夏季来临之际重心由西北向东南方向迁移,寒冷季节临近时则向西北回迁。气候因子对风蚀气候侵蚀力的影响程度表现为风速>气温>降水量>相对湿度。近30 a来风速、平均气温、相对湿度及降水量对风蚀气候侵蚀力的EIA分别减少了124598.15 km^(2)、51891.28 km^(2)、11287.12 km^(2)、18627.12 km^(2)。区域上,北疆阿勒泰地区风蚀气候侵蚀力主要受相对湿度及降水量的影响,南疆西南部地区风蚀气候侵蚀力主要受风速和平均气温的影响,东疆地区风蚀气候侵蚀力主要受风速的影响。研究结果可为新疆地区土壤风蚀灾害的防治及评估提供区域性的差异化理论指导,同时为土壤风蚀的大尺度驱动力研究提供新的研究视角。

福建沿海地区干燥度和风蚀气候侵蚀力的计算与分析

采用彭曼（Ｐｅｎｍａｎ．Ｈ．Ｌ．）蒸发力计算公式和联合国粮农组织（ＦＡＯ）提出的风蚀气候因子指数计算公式，利用福建沿海地区２２个气象台站的长年气候资料，计算了福建沿海地区的气候干燥度和风蚀气候侵蚀力，并对影响气候干燥度和风蚀气候侵蚀力的有关因子进行了分析和探讨．文中指出，福建沿海地区属半湿润区域，在秋冬季节，由于干旱和大风频繁，风蚀气候侵蚀力较大，易发生风沙危害和农田风蚀现象．针对这一情况提出了防治措施．

1961～2015年雅鲁藏布江流域风蚀气候侵蚀力变化

根据雅鲁藏布江流域13个气象站观测资料,利用联合国粮农组织给出的公式计算雅鲁藏布江流域风蚀气候因子指数值,分析雅江风蚀气候侵蚀力基本特征。结果表明,雅江流域风蚀气候因子指数分布范围为4.2～31.9,平均值为14.7。从空间分布来看,风蚀气候因子指数由西向东呈减小趋势,西部可达40,东部加查-米林段降到了5左右。风蚀气候因子指数具有显著的季节变化,春季最大为8.5,冬季次之为5.2,夏季、秋季都很小。雅江流域风蚀气候因子指数年、春季、秋季、冬季下降趋势显著,夏季上升趋势不显著。通过Mann-Kendall(M-K)检验分析可知,风蚀气候因子指数在1987年发生突变。

1960—2017年阿拉善高原风蚀气候侵蚀力时空演变

根据阿拉善高原8个气象站观测资料,利用联合国粮农组织公式计算风蚀气候因子指数值(C值),分析气候侵蚀力时空演变特征。结果表明:(1)阿拉善高原C值为15.0-160.0,平均为67.7。(2)从空间分布来看,C值由拐子湖分别向东南、西南减小;拐子湖站高达156.1,而阿拉善高原东南部的腾格里沙漠南缘C值为20-30;西南部合黎山一带C值下降至30-35。(3)季节变化明显,春季最大,夏季次之,秋季最小;春季和夏季的C值之和约占全年的62.6%。Mann-Kendall(M-K)检验分析表明,风蚀气候侵蚀力在1990年发生突变。拐子湖站年C值增加趋势显著,其余各站年C值均显著下降。风速是阿拉善高原风蚀气候侵蚀力的决定性气象因子。

锡林郭勒地区风蚀气候侵蚀力时空变化规律研究

利用锡林郭勒地区15个气象观测站1971-2015年的气象资料,选择联合国粮农组织提出的风蚀气候因子指数计算公式,计算出锡林郭勒地区风蚀气候因子指数值,以此阐述风蚀气候侵蚀力的时空变化特征.研究表明:(1)锡林郭勒地区风蚀气候因子指数表现出先增大后减小的趋势,即最小值出现在1月,随着月份的增加,风蚀气候因子指数逐渐升高,在4月达到最高,随后又呈下降趋势;风蚀气候因子指数四季排序为:春季>秋季>夏季>冬季;且除冬季外,春季、夏季、秋季风蚀气候因子指数的年际变化特征与全年的相同,均呈下降趋势;在年代际变化上,除冬季外,全年和春季、夏季、秋季风蚀气候因子指数均呈整体下降趋势;(2)从锡林郭勒地区风蚀气候因子指数空间分布上看,全年风蚀气候因子指数呈现出由西南向东北逐渐递减的分布特点,且最大值出现在朱日和,为151.95,超过风蚀气候侵蚀"极重"级(C≥100)的分级标准;四季风蚀气候因子指数的空间分布特点与全年的相同.同时,在全年尺度上,可将研究区划分为3种类型:轻度风蚀区、中度风蚀区和重度风蚀区.研究结果可为锡林郭勒地区土壤风蚀治理提供基础数据支撑.